کاربرد فرایند اکسیداسیون پیشرفته یا AOPS در تصفیه فاضلاب

فرایند اکسیداسیون پیشرفته در ابتدا پیشنهادی برای تصفیه آب آشامیدنی بود که بعداً مورد بررسی قرار گرفت. در طی تصفیه آب و فاضلاب، رادیکال‌های هیدروکسیل یا رادیکال‌های سولفات به اندازه قابل توجهی تولید می‌شوند. پس نیاز است که فرایندی برای تصفیه آنها در اختیار باشد. اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه فاضلاب از روش‌های کاربردی در این صنعت است و در بسیاری از انواع پکیج تصفیه فاضلاب مورد توجه و استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه مطلب از سپاهان پالایش نگاهی به این فرایند تصفیه انداخته و کاربرد آن را بررسی می‌کنیم.

فرایند اکسیداسیون پیشرفته چیست؟

رادیکال‌های آزادِ هیدروکسیل و سولفات به دلیل برخورداری از الکترون‌های آزاد، قدرت واکنش پذیری بسیار بالایی دارند. از این ویژگی آنها استفاده شده و در سال ۱۹۸۰ برای بار اول روش و فرایند اکسیداسیون پیشرفته معرفی و در صنایع مختلف از جمله تصفیه فاضلاب استفاده شد. هدف این فرایند، فراهم کردن شرایط برای حذف مواد آلی است. لذا می‌توان گفت در شرایطی از آن استفاده می‌شود که این مواد با فرایندهای بیولوژیکی قابل حذف نباشند. به عنوان نمونه در علف کش‌ها و حشره‌کش‌ها، مواد آلی بسیار قوی وجود دارد که مضر بوده و باکتری‌های هوازی و بی‌هوازی قادر به تجزیه آنها نیستند. علی‌رغم کارایی بسیار بالای فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه فاضلاب ، لازم است بدانید که این روش‌ها بسیار هزینه‌بر هستند.

انواع اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه فاضلاب یا AOPS

یکی از ویژگی‌های اصلی فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته، آزادسازی رادیکال‌های آزادِ هیدروکسیل و سولفات برای تجزیه مواد آلی قوی است. به منظور آزادسازی این رادیکال‌ها، روش‌های مختلفی وجود دارد که رایج‌ترین آنها عبارتند از:

اکسیداسیون پیشرفته با ازن o3

یکی از روش‌های بسیار کاربردی برای تولید رادیکال‌های آزادِ هیدروکسیل در اکسیداسیون پیشرفته،استفاده از ازن o3  است. پس از ورود ازن به آب یا فاضلاب، با مولکول‌های آب واکنش نشان داده و موجب تصفیه فاضلاب می‌گردد. این روش آسان و ارزان است و تنها نقطه منفی آن، تولید ترکیبات جانبی خطرناک است. به همین دلیل از اکسیداسیون پیشرفته به روش ازن کمتر در تصفیه استفاده شده و بیشتر روش‌های ترکیبی کاربرد دارند.

اکسید کردن به روش پروکسون

به منظور بهبود روش اکسیداسیون پیشرفته مبتنی بر ازن، می‌توان از ترکیب  H202 و o3 برای تولید رادیکال‌های هیدروسیل OH استفاده نمود. با انتخاب تناسبی از ازن و AOPS  با توجه به نوع پساب‌ها، شرایط ایده‌آلی برای جداسازی فراهم می‌گردد.

اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه فاضلاب با ازن و اشعه یووی

با توجه به اینکه ازن به تنهایی تاثیری بر آزادسازی هیدروکسیل نخواهد داشت، به همین دلیل می‌توان از اشعه یووی در کنار آن بهره برد. پس از ورود ازن به آب، با همدیگر واکنش نشان داده و H202 تولید می‌گردد.

اکید سازی پیشرفته با فتوفنتون

از دیگر روش‌های بسیار موثر در فرایند اکسیداسیون پیشرفته، می‌توان به فتوفنتون اشاره کرد. به همین دلیل روند تولید بهبود پیدا کرده و راندمان تصفیه با آن افزایش می‌یابد.

انواع فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته بر اساس نوع رادیکال

در یک دسته‌بندی دیگر فرآیند اکسیداسیون پیشرفته را می‌توان به دسته‌های دیگری تقسیم بندی کرد. این دسته‌ها عبارتند از:

اکسیداسیون پیشرفته مبتنی بر رادیکال هیدروکسیل در تصفیه فاضلاب

رادیکال هیدروکسیل از قوی‌ترین مواد اکسید کننده بوده و با سرعت بسیار بالا و ثابتی وارد واکنش می‌گردد. وجود هیدروکسیل در آب و فاضلاب موجب می‌گردد که به چند طریق مواد الی را از بین ببرد که عبارتند از: افزودن رادیکال، ترکیب رادیکال، انتقال الکترون، تجزیه هیدروژن.

روش مبتنی بر رادیکال سولفیت

رادیکال‌های سولفات از دیگر ترکیبات بسیار قوی در اکسید کنندگی آب هستند که در روند تصفیه مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ترکیبات قدرت واکنش پذیری بالایی داشته و طول عمر آنها بسیار پایین است.

اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه فاضلاب

بدون در نظر گرفتن جزئیاتی که در نحوه تولید و آزادسازی رادیکال‌های هیدروکسیل و سولفات وجود دارد، روند کلی تصفیه فاضلاب با AOPS به صورت زیر است:

• رادیکال‌های هیدروکسیل و سولفات به مواد آلی موجود در پساب‌ها حمله کرده و آنها را تجزیه می‌کنند.
• در روند و تجزیه مواد آلی ممکن است ترکیبات جانبی تولید گردد. این ترکیبات با دیگر روش‌ها از جمله فرایندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب حذف و از بین خواهند رفت.

مزایای فرایند AOPS

اکسیداسیون پیشرفته یک فرایند شیمیایی است که از اسیدها به عنوان عامل اصلی برای تغییر واکنش‌پذیری مواد شیمیایی استفاده می‌کند. این فرایند در صنایع مختلف از تولید داروها گرفته تا فرآوری مواد غذایی و پتروشیمی به کار می‌رود. در زیر به برخی از مزایای فرایند اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه فاضلاب اشاره می‌شود:

• کاهش زمان و انرژی: اکسیداسیون پیشرفته معمولاً زمان کمتری برای انجام واکنش نسبت به روش‌های سنتی نیاز دارد. این امر به بهبود بهره‌وری فرایند‌های صنعتی کمک می‌کند.
• کاهش تولید زباله: این فرایند معمولاً منجر به کاهش تولید مواد زائد و پسماند می‌شود. این، برای محیط زیست مفید است و همچنین هزینه‌های مرتبط با مدیریت پسماند را کاهش می‌دهد.
• بهبود کیفیت محصول: اکسیداسیون پیشرفته می‌تواند بهبودی در کیفیت محصول نهایی ایجاد کند. این به تنظیم واکنش‌ها و اصلاح ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی محصولات کمک می‌کند.
• کنترل دقیق پارامترها: این روش تصفیه، امکان کنترل دقیق پارامترهای فرایند مانند دما، فشار، و غلظت اسید را فراهم می‌کند. این کنترل دقیق به بهره‌برداران اجازه می‌دهد تا فرآیند را به بهترین شکل ممکن تنظیم کنند.
• استفاده در صنایع مختلف: اکسیداسیون پیشرفته در صنایع مختلفی مانند داروسازی، پتروشیمی، صنعت غذایی، فرآوری مواد معدنی، و دیگر صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد که به افزایش چندوجهی این فرایند و کاربردهای آن منجر می‌شود.

کاربرد اکسیداسیون پیشرفته یا APPS

به دلیل قدرت بسیار زیاد اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه فاضلاب در حذف مواد آلی، می‌توان از این فرآیند در بخش‌های مختلفی از صنعت استفاده کرد. اصلی‌ترین موارد کاربرد اکسیداسیون پیشرفته، شامل موارد زیر است:

• اکسیداسیون مواد شیمیایی صنعتی
• بهبود رنگ، بو و طعم با حذف مواد آلی در صنایع مختلف
• حذف ترکیبات سمی و آفت‌کش‌ها
• از بین بردن پاتوژن‌ها در پساب‌های بیمارستانی و صنعتی
• تجزیه مواد آلی موجود در پساب‌های داروسازی

معایب استفاده از فرایند اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه فاضلاب

برخی از معایب و نقاط منفی این روش شامل موارد زیر است:

• راه‌اندازی این روش نیاز به هزینه زیاد به منظور خریداری مواد شیمیایی تصفیه آب و فاضلاب دارد.
• برخی مواد جانبی، خطرناک و سمی در این روش تولید می‌شود.
• راه‌اندازی این روش در محیط‌هایی از قبیل صنایع کارخانجات رنگرزی و نساجی علیرغم کارایی و راندمان بالا، نیاز به صرف هزینه‌های زیادی دارد.
• استفاده از چند روش مختلف برای اکسیداسیون در نهایت منجر به کاهش نرخ اکسیدکنندگی مواد آلی خواهد شد.

جمع‌بندی نهایی

طراحی و پیاده‌سازی فرآیند اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه فاضلاب، نیاز به تعیین و محاسبه دقیق مواد و uv داشته و عدم توجه به این مساله، در نهایت منجر به عدم دریافت نتیجه مطلوب می‌گردد. کارشناسان سپاهان پالایش با سال‌ها تجربه در این حوزه و در نظر گرفتن استانداردهای روز دنیا، تمام فرآیندهای فوق را متناسب با شرایط محیط و نوع آلاینده‌ها طراحی و پیاده‌سازی می‌‍کنند. جهت کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید با کارشناسان سپاهان پالایش تماس بگیرید.